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 Wimax[Il futuro di Internet] 
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Messaggio Wimax[Il futuro di Internet]
Introduzione e Caratteristiche

WiMAX è una tecnologia di trasmissione senza fili d'accesso a banda larga, in grado di fornire elevate prestazioni, in termini di velocità di trasmissione di dati, a basso costo. La possibilità di essere utilizzato su qualsiasi tipo di territorio, a prescindere dalle caratteristiche geografiche (si possono utilizzare sistemi WiMAX, in tutti gli ambienti, dall’urbano al rurale), rende WiMAX competitivo sul mercato per ogni tipo di utenza (dall’azienda all'utente singolo). WiMAX è in grado di operare sia su bande di frequenza sottoposte a licenza (cioè porzioni dello spettro frequenziale assegnate in uso esclusivo dalle istituzioni governative preposte a enti e aziende, solitamente dietro compenso) che su bande "non licenziate" (cioè su frequenze per il cui utilizzo non vi è alcun pagamento). La tecnologia supporta velocità di trasmissione di dati condivisi fino a 70 Mbit/s in aree metropolitane, utilizzando una tecnologia che non richiede la visibilità ottica tra le stazioni. Secondo i proponenti di WiMAX questa ampiezza di banda è sufficiente per supportare simultaneamente almeno 40 aziende con connettività di tipo T1 e 70 abitazioni con connettività al livello DSL da 1 Mbit/s.

WiMAX ha un potenziale tale da consentire di allargare a molti milioni gli accessi ad Internet senza fili, proprio per il basso costo e la relativa facilità di implementazione della struttura: la copertura senza fili di WiMAX si misura in km², mentre la copertura Wi-Fi viene misurata in decine di m². Per questo motivo è una tecnologia che dovrebbe ridurre il digital divide. Le stazioni-base WiMAX dovrebbero riuscire a coprire intere aree metropolitane (secondo [2] una stazione base WiMAX potrebbe irraggiare connessioni Internet ad alta velocità verso abitazioni e aziende per un raggio di circa 50 km / 31 miglia) collocando ciascuna area entro una WirelessMAN e consentendo che all'interno di questa si realizzi una vera mobilità senza fili. I proponenti sperano che questa tecnologia nel giro di pochi anni venga adottata anche per i computer portatili e per i PDA. Occorre però precisare che il vero roaming a banda larga di tipo cellulare senza fili si baserà sullo standard 802.20, peraltro compatibile con WiMAX.

Di seguito vengono elencate alcune tra le caratteristiche che rendono lo standard WiMAX competitivo:

* Flessibilità: WiMAX è in grado di supportare sistemi punto-multipunto (P-MP) e multipunto-multipunto (MP-MP, detti anche MESH).
* Sicurezza: WiMAX implementa diverse tecniche di crittografia, sicurezza ed autenticazione contro intrusioni da parte di terzi.
* Qualità del Servizio (QoS): WIMAX supporta 4 tipologie di qualità del servizio: Unsolicited Grant Service (UGS) per sistemi real time di dimensione fissa (es. VoIP), Real-Time Polling Service (rtPS) per sistemi real time di dimensione variabile (es. applicazioni video), Non Real-Time Polling Service (nrtPS) per flussi di dati tolleranti al ritardo (es. applicazioni FTP), Best Effort (BE) per flussi di dati dove non è richiesto livello minimo di servizio.
* Throughput: utilizzando lo schema di modulazione IEEE 802.16 WIMAX trasporta una grossa quantità di traffico con un alto livello di efficienza dello spettro e tolleranza ai segnali riflessi.
* Installazione: WiMAX non richiede equipaggiamenti particolari. Un’antenna può essere sufficiente per l’equipaggiamento base di una SS.
* Interoperabilità: WiMAX è uno standard e quindi indipendente dal tipo di apparato o dal provider.
* Mobilità: grazie allo standard 802.16e WiMAX permette connessioni in ambienti mobili fino a 160 km/h.
* Costi / Copertura: lo standard di tipo “open”, unito all’economia di scala dovuta alla produzione dei componenti WiMAX, dovrebbe ridurre notevolmente i costi per fornitori ed utenti, assicurando la copertura tra Base Station e Subscriber Station, ed elevata velocità di banda.
* NLOS (not line of sight): la capacità di trasmettere attraverso territori parzialmente ostruiti (es. monti), grazie alla modulazione utilizzata. Questa è una delle peculiarità del WiMAX.

Inoltre, le potenzialità di WiMAX fanno sì che questa tecnologia venga utilizzata nelle seguenti applicazioni:

* Connessione tra hotspots Wi-Fi, e tra hotspot e rete Internet (con HotSpot si intendono i "punti di accesso" pubblici, come aeroporti o università, che offrono una connessione).
* alternativa alla tecnologia xDSL.
* servizi e connessione ad alta velocità per la trasmissione da apparecchi mobili (cellulari, PDA).

[modifica] Elementi di una Rete WiMAX

Una rete WiMAX è generalmente costituita da diversi elementi: la Base Station (BS), la Subscriber Station (SS), i Terminal Equipment (TE), la Repeater Station (RS).

Definiamo Base Station (stazione base) in una comunicazione radio, una postazione di comunicazione fissa wireless (senza fili), che ha il compito di ricevere, amplificare e ritrasmettere i segnali provenienti da stazioni lontane. Il compito principale di una Base Station è quella di fornire copertura su un'area e raccogliere tutto il traffico proveniente dalle varie Subscriber Station connesse ad essa. La Base Station rappresenta il gateway (il passaggio di ingresso e di uscita) che permette agli utenti di connettersi alla rete WiMAX, con il vincolo di un unico punto di accesso alla volta.

Le BS sono collegate alla rete dalla quale ricevono/trasmettono flussi dati delle varie SS. Per fornire ad un edificio l'accesso alla rete basta installare un'antenna al suo esterno. La Subscriber Station inoltra il traffico proveniente dal Terminal Equipment a cui è connessa verso la Base Station che a sua volta inoltra il traffico verso la destinazione finale.

Il Terminal Equipment è l’apparato terminale tramite il quale l'utente si connette alla rete (es. PC).

La Repeater Station è l'apparato che ripete le trame ricevute e serve a raggiungere utenze molto distanti dalla BS. Può essere usato anche come ripetitore per il traffico proveniente dal Terminal Equipment a cui è connessa verso la Base Station.

In definitiva una BS può essere collegata:

* ad altre BS tramite link wireless
* con una SS (fissa o mobile)
* ad un TE

La Subscriber Station si occupa di inoltrare il traffico proveniente dal suo Terminal Equipment verso la Base Station che a sua volta si occuperà di inviare il traffico alla destinazione finale.

[modifica] Standard di base

WiMAX si basa sulla famiglia di standard IEEE 802.16, noto anche come WirelessMAN, specializzato nell'accesso senza fili a banda larga del genere punto-multipunto. Secondo alcuni ([3]) si potrebbe addirittura dire che WiMAX è sinonimo di IEEE 802.16. Ciò nonostante uno degli obiettivi fondamentali del WiMAX Forum, è la ricerca dell’interoperabilità, e i dispositivi che vengono ufficialmente certificati da questa organizzazione rispettano sia lo standard americano IEEE 802.16 che lo standard HIPERMAN, proposto dall'ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Recentemente è stata allargata la compatibilità anche ai prodotti coreani WiBro.

[modifica] IEEE 802.16
Standard Descrizione Data di pubblicazione Status
IEEE std 802.16-2001 definisce reti metropolitane senza fili che utilizzano frequenze superiori a 10 GHz (fino a 66 GHz), con LoS 8 aprile 2002 obsoleto
IEEE std 802.16c-1882 definisce le opzioni per le reti che utilizzano frequenze tra 10 e 66 Ghz. 15 gennaio 2003
IEEE std 802.16a-2003 emendamento allo standard 802.16 per le frequenze tra 2 e 11 GHz, senza LoS. 1 aprile 2003
IEEE std 802.16-2004 (anche detto 802.16d) attualizzazione e revisione degli standard di base 802.16, 802.16a e 802.16c. 1 ottobre 2004 obsoleto/attivo
IEEE 802.16e ( anche detto IEEE std 802.16e-2005) aggiunge allo standard componenti per la mobilità, fino a 122 km/h, per cui è detto anche WiMAX mobile. Usa tecnologia OFDMA e permette l'handover e quindi anche l'uso all'interno di veicoli in movimento. 7 dicembre 2005 attivo
IEEE 802.16f specifica la MIB (Management Information Base), per i livelli MAC (Media Access Control) e PHY (fisico) 22 gennaio 2006

Le principali norme citate dalla stampa dal 2005 sono quelle indicate in grassetto: "a", "d" ed "e".

802.16g è attualmente in fase di definizione, riguarda procedure e servizi per il Management Plane.

[modifica] Emendamenti futuri

Altri emendamenti ancora in fase di pre-definizione

* 802.16h - Improved Coexistence Mechanisms for License-Exempt Operation
* 802.16i - Mobile Management Information Base
* 802.16j - Multihop Relay Specification
* 802.16k - Bridging of 802.16
* 802.16m - Advanced Air Interface. Data rate di 100 Mbps per applicazioni mobili e di 1 Gbps per applicazioni fisse, cellulari, a macrocelle e microcelle, con attualmente nessuan restrizione all'uso di bande di frequenza. [4]. Probabilmente la versione definitiva sarà approvata nel dicembre 2008.

[modifica] Caratteristiche tecniche

Di seguito verrà descritto il metodo di funzionamento della tecnologia WiMAX (IEEE 802.16), in particolare il livello MAC e quello fisico.

[modifica] Il livello MAC

Il livello MAC IEEE 802.16 esegue le funzioni dello standard MAC fornendo al livello fisico un'interfaccia indipendente dal mezzo usato. A causa del fatto che il livello fisico dello standard WiMAX è di tipo wireless, l'aspetto principale del livello MAC consiste nel gestire le risorse del collegamento aereo in modo opportuno. Il livello MAC fornisce i servizi di accesso al mezzo, di autenticazione ed associazione alla rete e di frammentazione e riassemblaggio dei pacchetti. Questo livello non specifica il tipo di trama, bensì trasporta e collega oggetti che hanno il medesimo formato d'informazione.

Il protocollo MAC 802.16 è di tipo connection-oriented ed è stato progettato per reti di tipo punto–multipunto. Il MAC comprende tre sottolivelli: Il Sottolivello di Convergenza di Servizio Specifico (CS), Sottolivello MAC a Parte Comune (MAC CPS), Sottolivello di Privacy (Privacy Sublayer). Il MAC CS si occupa di accettare protocolli dai livelli superiori (Livello 3), ricevuti attraverso il punto di accesso al servizio CS (CS SAP), per poi processarli, classificarli e garantire un'adeguata trasmissione/ricezione verso i rispettivi paritetici CS. Il MAC CPS garantisce l'accesso al sistema, l'allocazione della banda, l'instaurazione e la manutenzione (establishment and maintenance) della connessione. Autenticazione, crittografia e altre politiche di security (es. scambio chiavi), sono in carico del Sottolivello di Privacy.

Nei sistemi WiMAX, il MAC usa un algoritmo di scheduling con il quale la Subscriber Station deve avanzare la richiesta iniziale. La Base Station le allocherà un relativo time slot di dimensioni variabili, sempre assegnato a quella SS. Il livello MAC si occupa inoltre della differenziazione delle Quality of Service (QoS), del controllo degli errori (BER), e rappresenta la convergenza tra reti asincrone (ATM) e reti orientate a pacchetti (IP).

[modifica] Il livello Fisico

Tra il livello fisico ed il MAC è presente il sottolivello di convergenza di trasmissione (TC), che si occupa di trasformare i dati MAC di lunghezza variabile in unità a lunghezza fissa previsti per il livello fisico. Anche il livello fisico è diviso in diversi strati: il livello CS che caratterizza il livello fisico in accordo con il tipo d'informazione trasportato, il Physical Medium Dependent (PMD), che si di alcune caratteristiche quali la velocità di trasmissione, la codifica del segnale, la frequenza di funzionamento della tecnologia.

Per quel che concerne la velocità di trasmissione WiMAX lavora in un range compreso tra i 10 e i 32 MBaud, incrementabili a step di 100Kbaud. WiMAX supporta due diverse tecniche di modulazione: OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) con TDMA (Time Division Multiple Access) e OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) con TDMA (Time Division Multiple Access), in modo da supportare canali superiori ai 10MHz.

[modifica] La versione "mobile" 802.16e

A ottobre 2005 è arrivato anche lo standard pensato per l'utilizzo di WiMAX in ambito mobile. Le caratteristiche principali del documento approvato dall'IEEE sono le seguenti:

* Frequenze radio utilizzate che coprono le bande dei 2,3 GHz, 2,5 GHz, 3,3 GHz, 3,5 GHz e 5,8 GHz.
* Modalità di modulazione con accesso multiplo in OFDM, che suddivide lo spazio di frequenze disponibili in diversi gruppi di portanti con sottocanali e riduce le interferenze per i terminali con antenna omnidirezionale (tipicamente i terminali mobili).
* Scalabilità dell'occupazione dei canali sulla base della disponibilità di banda.
* Supporto di antenne adattative, ossia con la focalizzazione in ricezione e trasmissione effettuate "formando" il fascio radio (modificando la direzionalità dell'antenna) con mezzi non meccanici ma elettronici.
* Miglioramento nella gestione dell'handover, ossia il passaggio di un terminale da una stazione base a un'altra senza perdita di connessione.
* Gestione del roaming, ossia la possibilità per un abbonato di un gestore di connettersi tramite un altro gestore.

Tutto ciò dovrebbe consentire a un terminale su veicolo in movimento di rimanere collegato (trasferendo dati) fino a una velocità di circa 120 km/h, limite dettato dalle caratteristiche del protocollo di handover in base al rapporto di QoS (Quality of Service). Superando questa velocità si incorre inevitabilmente nella disconnessione del proprio computer in quanto la potenza del segnale ed il rapporto segnale/rumore non soddisfa le necessarie caratteristiche qualitative di trasporto. Questo limite potrebbe risultare scomodo per coloro che usano un terminale (notebook, PDA, ecc.) in movimento a grande velocità, che non potranno sfruttare il WiMAX a meno che non vengano ulteriormente modificati i parametri dello standard IEEE 802.16 come tecnica di modulazione, larghezza di banda e altre caratteristiche del mezzo trasmissivo.

[modifica] Associazioni

[modifica] WiMAX Forum

Il WiMAX Forum è sostanzialmente per il WiMAX quello che la Wi-Fi Alliance era per il Wi-Fi, cioè un gruppo di aziende che collaborano al fine di produrre dispositivi compatibili e interoperabili. È formalmente un consorzio di imprese (inizialmente 67, oggi più di 100) dedicate a progettare i parametri e gli standard di questa tecnologia e a studiare e testare le possibilità dei sistemi progettati. I prodotti certificati ricevono il marchio "WiMAX Forum Certified" Alcuni venditori affermano che i propri prodotti sono “WiMAX-ready”, “WiMAX-compliant", o "pre-WiMAX", quando non sono ufficialmente “WiMAX Forum Certified”. [1]

[modifica] WiMAX Spectrum Owners Alliance - WiSOA
Logo del WiSOA

WiSOA è la prima organizzazione globale composta esclusivamente da proprietari di spettro per WiMAX. WiSOA è attivo nell'ambito della regolamentazione, commercializzazione e implementazione di sistemi WiMAX nelle bande 2.3–2.5 GHz e 3.4–3.5 GHz. [2]

[modifica] Tecnologie simili e complementari

Sul mercato, i principali concorrenti del WiMAX sono i sistemi 3G, come UMTS e CDMA2000.
[modifica] Wi-Fi e WLAN IEEE 802.11

WiMAX rispetto a Wi-Fi risulta superiore sotto due aspetti: la velocità di trasmissione e il range di copertura delle celle. In effetti però non è detto che WiMAX debba essere in conflitto con Wi-Fi: dato che le reti IEEE 802.16 utilizzano lo stesso protocollo Logical link control (LLC), standardizzato come IEEE 802.2, possono essere collegate a reti WLAN IEEE 802.11 e servire per incanalamenti comuni. Il Wi-Fi è uno standard pensato per reti casalinghe o comunque interne, mentre il WiMAX per reti esterne, con distanze raggiungibili anche di svariati chilometri.

* WiMAX è un sistema a grande copertura (molti chilometri) che usa spettro licenziato per connessioni punto-punto a Internet da un ISP a un utente finale. Vari standard 802.16 offrono diversi tipi di accesso, mobile (simile a quello fatto con telefono cellulare) o fisso (in alternativa a quello realizzato con cavi).
* Wi-Fi è un sistema a corto range (decine di metri) che usa spettro non licenziato per offrire accesso a una rete locale. Solitamente la rete locale è poi anche connessa a internet e così l'utente ha accesso anche alla rete globale.

Per la facilità d'uso e i bassi costi del Wi-Fi, è usato per fornire accesso a internet a terze parti all'interno di una stanza o di un edificio. Questo rappresenta la reale misura della sua abilità a fornire servizi commerciali o di internet mobile. Non è facile usare Wi-Fi per dare accesso al di fuori della proprietà del "provider". La differenza tra WiMAX e Wi-Fi è simile a quella tra GSM e DECT. Il primo è usato per fornire un servizio di telefonia mobile, mentre il secondo è usato dagli utenti per allargare il servizio all'intero spazio della loro casa. Certamente in casi pratici, come quelli di utenti che usano la rete Wi-Fi di un internet cafè o di un'università anche per navigare in internet, il WiMAX ha poca attrattiva.

[modifica] WiBro

L'industria delle telecomunicazioni coreana ha sviluppato un proprio standard chiamato WiBro soprattutto con l'appoggio di Samsung ed ETRI, che crede molto in tale tecnologia; le prestazioni offerte da questo collegamento sono pari a 1 Mbit/s per dispositivi in movimento ad una velocità di 70 km/h e il servizio opera nella banda dei 2,3 GHz. Verso la fine del 2004 Intel ed LG Electronics hanno raggiunto un accordo per la interoperabilità fra WiBro e WiMAX, secondo lo standard 802.16d. In ogni caso nel 2006 sono stati lanciati i nuovi prodotti con tecnologia WiBro (ma che dovrebbero comunque supportare anche i dispositivi WiMAX; questo potrebbe costituire un caso di studio per le aziende e gli operatori interessati al WiMAX, perché mostrerà come si può evolvere la “lotta” contro gli standard 3G, dato che in Corea WiBro si pone come competitor dei sistemi 3G piuttosto che come soluzione per portare l'accesso a banda larga alle zone rurali svantaggiate.

[modifica] HIPERMAN

Simile alla famiglia di standard IEEE 802.16 è lo standard europeo HIPERMAN, promosso da ETSI. WiMAX Forum ha lavorato per rendere IEEE 802.16 e HIPERMAN interoperabili e il più possibile vicini: i prodotti certificati dall'organizzazione sono compatibili sia con 802.16 che con HIPERMAN ([5]).

[modifica] Sistemi cellulari 3G e 4G

Secondo alcuni WiMAX sostituirà l'UMTS, anche se siamo lontani da una miniaturizzazione degli apparati WiMAX tale da poterli inserire in un cellulare. Attualmente le maggiori tecnologie 3G, CDMA2000 e UMTS, offrono entrambe dei servizi che anche WiMAX metterà a disposizione degli utenti: accesso a internet a banda larga senza fili e telefonia. L'UMTS è stato anche arricchito con una funzionalità di Time Division Duplexing che rende le sue prestazioni in un certo modo comparabili con quelle del WiMAX.

I sistemi cellulari di terza generazione godono del fatto che possono sfruttare in parte l'infrastruttura dei sistemi cellulari precedenti e gli utenti possono sempre contare sul fatto che, nel caso si trovino in zone in cui non sono disponibili i servizi 3G, si possono comunque avere a disposizione le funzionalità tradizionali della telefonia mobile. Certamente gli operatori che hanno pagato costose licenze per le bande dell'UMTS vorranno sfruttare appieno l'investimento e difficilmente lasceranno spazio ad altri sistemi.

I sistemi cellulari di quarta generazione, con banda larga, bassa latenza e con reti completamente basate su IP (anche per il traffico vocale) rappresentano il prossimo passo per le tecnologie UMTS e CDMA2000, rispettivamente con i progetti "3GPP Long Term Evolution" e "Ultra Mobile Broadband". In entrambi i casi, le “air interface” attuali saranno modificate, a favore della tecnica OFDMA per il downlink e diverse varianti dell'OFDM per l'uplink. Tutto questo fornirà un accesso a internet più veloce di quello del WiMAX. In alcune zone del mondo la grande disponibilità dell'UMTS e un desiderio generale di standardizzazione ha fatto sì che lo spettro per il WiMAX non sia stato mai assegnato: nel settembre 2006, in Malaysia, l'asta fu fermata ed ogni allocazione per il WiMAX è stata sospesa per un tempo indefinito.

[modifica] Possibili successori: 802.11p e 802.20

E' da segnalare il progetto 802.11p, pensato per dispositivi in movimento fino a una velocità di 200 km/h. L'adozione di tale tecnologia è legata al settore dei trasporti, alla possibilità di fruire di connessioni a larga banda in movimento e apre interessanti scenari legati alla fornitura di servizi.

Per le tecnologie in movimento, l'802.11p non è l'unica alternativa; da anni il progetto legato allo standard 802.20, chiamato anche mo-fi, è rimasto fermo, ma ultimamente pare aver trovato nuove energie nei suoi promotori. Il mo-fi utilizza una banda ben inferiore a quella usate dal WiMAX, usa un canale per la trasmissione ed uno in ricezione, promettendo collegamenti a dispositivi che si muovono con velocità fino a 250 km/h. Le caratteristiche di questa tecnologia non sembrano tali da impensierire l'avanzata di WiMAX, anche se in questo delicato e promettente settore saranno i capitali investiti a fare la vera differenza.

[modifica] Diffusione della tecnologia WiMAX

Al momento WiMAX è una tecnologia in corso di sperimentazione in Italia, dove è utilizzata unicamente alla frequenza di 3,5 GHz (Giga Hertz), ma nel resto del mondo sono già molti i paesi in cui viene offerto il servizio. La ragione del ritardo italiano è stata la questione dell'assegnazione delle bande di frequenza, che erano usate per scopi militari. Dei 200 MHz previsti per il WiMAX saranno concessi per ora solo 35+35 MHz, attraverso aste, probabilmente su base regionale da tenersi nell'estate 2007. Una lista delle implementazioni si può trovare su [6].

L'Autorità per le Garanzie nelle Comunicazioni ha aperto Consultazione pubblica sull’introduzione di tecnologie di tipo Broadband Wireless Access (BWA) nella banda A 3.5 GHz

Credit:Wikipedia

In pratica ragazzi,molto preso si diffondera questo nuovo metodo di connessione.
Niente più fili,niente più problemi di connessione.
Verso giugno-luglio faranno le aste per vendere questa tecnologia ai vari gestori.
Sono assicurati più di 30 mb,fate voi i conti.
Propongo di parlare in questo Topic di questa magnifica innovazione.
Se avete News o altro,postate.

_________________
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gio mag 10, 2007 10:16 pm
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